磷脂酶Dα1 （Phospholipase Dα1 ）與根瘤（root nodule）

 

圖片來源：維基百科

根瘤（root nodule）是根瘤菌與植物互動後所產生的構造。植物發育出根瘤，提供根瘤菌適合的環境來進行固氮作用；根瘤菌生活在根瘤中，將固氮後的產物提供給植物，而植物則提供其他的養分做為交換。雖然遠從19世紀末（1888）年就有人發現根瘤內的細菌可以固氮，但根瘤形成中到底發生了多少事件？有多少植物的、根瘤菌的基因參與了這個過程？目前還是不完全清楚。

最近有研究團隊發現，磷脂酶Dα1（Phospholipase Dα1 ，PLDα1）與其產物磷脂酸（phosphatidic acid，PA）與大豆的根瘤形成有關。

研究團隊發現，磷脂酶Dα1在大豆被根瘤菌感染後便活化，接著就觀察到其產物磷脂酸的量上升，同時也觀察到與細胞骨架成分肌動蛋白（actin）以及微管蛋白（tubulin）相關基因的表現量也改變。

當研究團隊以正丁醇處理大豆根部時，磷脂酸的量會下降，同時大豆內與根瘤形成相關的早期基因表現量也下降，造成大豆根瘤的數目減少。

如果把磷脂酶Dα1基因給過度表現或剔除，磷脂酸、根瘤數目都產生改變（在過度表現的植株中，磷脂酸含量上升；而剔除的植株中磷脂酸含量下降了54%）；與根瘤形成相關的早期基因也發生變化；生長素（auxin）與離層酸（ABA）的濃度在過度表現的植株中上升、在剔除的植株中下降；但茉莉酸（JA）的濃度卻呈現相反的趨勢。

由此可知，磷脂酶Dα1對大豆根瘤形成很重要，而且其影響似乎是在根瘤形成的早期。當然，還需要更進一步的研究來瞭解究竟磷脂酶Dα1對大豆根瘤形成的影響。

參考文獻：

Zhang, G., Yang, J., Chen, X., Zhao, D., Zhou, X., Zhang, Y., Wang, X. and Zhao, J. (2020), Phospholipase D‐ and phosphatidic acid‐mediated phospholipid metabolism and signaling modulate symbiotic interaction and nodulation in soybean (Glycine max). The Plant Journal. Accepted Author Manuscript. https://doi.org/10.1111/tpj.15152